RU2528311C1 - Polysystemic truss - Google Patents
Polysystemic truss Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528311C1 RU2528311C1 RU2013131094/03A RU2013131094A RU2528311C1 RU 2528311 C1 RU2528311 C1 RU 2528311C1 RU 2013131094/03 A RU2013131094/03 A RU 2013131094/03A RU 2013131094 A RU2013131094 A RU 2013131094A RU 2528311 C1 RU2528311 C1 RU 2528311C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nodes
- support
- cable
- stayed
- truss
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству, в частности к металло-строительному производству стальных ферм зданий, сооружений и мостов.The invention relates to the construction, in particular, to the metal construction production of steel trusses of buildings, structures and bridges.
Известна балочная ферма с параллельными поясами, включающая верхний прямолинейный сжатый пояс и параллельный с ним нижний растянутый, жестко соединенные между собой в плоскости фермы крестовой решеткой с двумя системами раскосов: сжатых нисходящих от верхнего сжатого пояса и растянутых восходящих от нижнего растянутого пояса; нагрузки на опоры фермы передаются сжатым верхним поясом через сжатые опорные стойки и крайними нисходящими сжатыми раскосами, а также непосредственно растянутым нижним поясом и крайними восходящими растянутыми раскосами через сжатые опорные стойки (см. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Е.Н. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Веденников и др. Под общей редакцией Е.И. Беленя. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. С.207-209).A beam truss with parallel belts is known, including an upper rectilinear compressed belt and a parallel lower one stretched, rigidly interconnected in the plane of the truss with a cross grating with two braces: compressed descending from the upper compressed belt and stretched ascending from the lower extended belt; loads on the farm supports are transmitted by the compressed upper belt through the compressed support struts and extreme descending compressed braces, as well as the directly stretched lower belt and the extreme ascending extended braces through the compressed support struts (see. Metal structures. General course: Textbook for high schools / E.N. Belenya, V.A. Baldin, G.S. Vedennikov and others. Under the general editorship of E.I. Belenya. - 6th ed., Revised and enlarged. - M.: Stroyizdat, 1986. P.207-209 )
Недостатками фермы являются: нерациональность конструктивной схемы, значительный расход стали в ее опорных частях, крупноразмерность поперечных сечений и металлоемкость конструктивных элементов, область применения ограничивается в основном покрытиями промышленных и гражданских зданий и других сооружений.The disadvantages of the farm are: the irrationality of the structural scheme, the significant consumption of steel in its supporting parts, the large size of the cross sections and the metal consumption of the structural elements, the scope is limited mainly to coatings of industrial and civil buildings and other structures.
Известна балочная ферма с параллельными поясами, включающая верхний прямолинейный сжатый пояс и нижний растянутый, жестко соединенные между собой в плоскости фермы ромбической решеткой, состоящей из двух жестко объединенных треугольных с дополнительными полустойками и полуподвесками полурешеток, нагрузки на опоры фермы передаются сжатым верхним поясом через сжатые опорные стойки и крайними нисходящими сжатыми раскосами, а также непосредственно растянутым нижним поясом и крайними восходящими растянутыми раскосами через сжатые опорные стойки, (см. Металлические конструкции: Спец. курс. Учебн. пос. для вузов / Е.И. Беленя, Н.Н. Стрелецкий, Г.С. Веденников и др. Под общ. ред. Е.И. Беленя - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат. 1982. С.410-411).A beam truss with parallel belts is known, including an upper rectilinear compressed belt and a lower stretched one, rigidly interconnected in the plane of the truss with a rhombic lattice consisting of two rigidly joined triangular with additional half-racks and half-suspension half-gratings, loads on the truss supports are transmitted by the compressed upper belt through the compressed support belts racks and extreme descending compressed braces, as well as directly stretched lower belt and extreme ascending stretched braces through compressed supports nye racks, (see. Metal structures: Special course. Training campus for universities / EI Belenya, NN Streletsky, GS Vedennikov and others. Under the general editorship of EI Belenya - 2nd ed., Revised and enlarged .-- M .: Stroyizdat. 1982. S.410-411).
Недостатками фермы являются: ограничение области применения большепролетными строениями железнодорожных мостов; нерациональность конструктивной схемы; крупноразмерность поперечных сечений и металлоемкость конструктивных элементов; существенная металоемкость в опорных частях; наличие фактического количества раскосов, полустоек, полуподвесок, сложных узлов и крупноразмерных конструктивных элементов фермы повышают массу стали, трудозатраты и капитальные вложения на ее изготовление и текущее содержание.The disadvantages of the farm are: limitation of the scope of application of large-span structures of railway bridges; irrationality of the constructive scheme; large-sized cross-sections and metal consumption of structural elements; significant metal consumption in the supporting parts; the presence of the actual number of braces, half racks, semi-suspensions, complex units and large-sized structural elements of the farm increase the mass of steel, labor and capital investment in its manufacture and current maintenance.
Известна комбинированная ферма, включающая верхний жесткий прямолинейный и параллельные с ним жесткие нижние пояса, соединенные жесткими вертикальными стойками; несущий элемент, объединяющий спаренные вертикальные стойки по кривой второго порядка, внутри несущего элемента расположен преднапрягаемый трос; верхний пояс и стойки объединены между собой малыми подкосами; нижние пояса расположены с двух сторон равноудаленными на длину панели решетки от середины криволинейного несущего элемента, каждый из которых одним концом крепится к несущему элементу, а другим концом к нижнему концу подвески опорного узла (см. Патент на изобретение RU №2072414 C1, МПК E04C 3/04 «Комбинированная ферма»; автор: Чаадаев В.К.; заявка: 94025633/33, 08.07.1994; опубликовано: 27.01.1997), принята за прототип.Known combined farm, including the upper hard rectilinear and parallel with it rigid lower belts connected by rigid vertical struts; a supporting element uniting paired vertical posts along a second-order curve; a pre-tensioned cable is located inside the supporting element; the upper belt and racks are interconnected by small braces; the lower belts are located on both sides equidistant to the length of the grating panel from the middle of the curved supporting element, each of which is attached at one end to the supporting element, and at the other end to the lower end of the suspension of the support unit (see Patent for invention RU No. 2072414 C1, IPC
Причинами, препятствующими достижению указанного ниже технического результата при использовании известной комбинированной фермы, принятой за прототип, являются то, что данная ферма имеет ограниченную область применения; имеется возможность нагружения фермы только на верхний жесткий прямолинейный пояс и отсутствует на нижних поясах; криволинейность несущего элемента на участках между стойками способствует увеличению его деформации и прогиба за счет выпрямления при нагрузке; наличие только одной пары опор на уровне прямолинейного пояса и отсутствие опор на уровне нижних поясов способствует концентрации металла в опорах; нижние пояса представлены отдельными жесткими прямолинейными отрезками, соединенными концами в средней части с участком жесткого несущего криволинейного элемента, а свободными концами с подвесками в опорах; несущий криволинейный элемент состоит из жесткой гнутой профильной балки и расположенного в ней напрягаемого троса, что усложняет его конструкцию и повышает затраты на изготовление и текущее содержание.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the well-known combined farm adopted as a prototype are that this farm has a limited scope; there is the possibility of loading the truss only on the upper rigid rectilinear belt and is absent on the lower belts; the curvature of the bearing element in the areas between the uprights helps to increase its deformation and deflection due to straightening under load; the presence of only one pair of supports at the level of the rectilinear belt and the absence of supports at the level of the lower zones contributes to the concentration of metal in the supports; the lower belts are represented by separate rigid rectilinear segments connected by ends in the middle part to a section of a rigid supporting curvilinear element, and free ends with suspensions in supports; the bearing curvilinear element consists of a rigid bent profile beam and a prestressed cable located in it, which complicates its design and increases the cost of manufacturing and current maintenance.
Сущность изобретения заключается в следующем:The invention consists in the following:
- заявленное изобретение направленно на решение задачи - внедрение в металлостроительное производство покрытий промышленных зданий, сооружений и в мостостроение стальных балочных безраскосных полисистемных ферм, включающих четыре системы, скомпонованные из несущего жесткого ломаного полигонально-дугового затяжного растянутого вантового элемента, или для краткости и единства терминологии «вантового элемента», из несущего жесткого ломаного полигонально-дугового распорного сжатого арочного элемента, или «арочного элемента», и из двух несущих жестких прямолинейных параллельных поясов внецентренно-сжатого распорного верхнего пояса, или «верхнего пояса», и внецентренно-растянутого затяжного нижнего пояса, или «нижнего пояса»; с безраскосной решеткой из стоек и/или подвесок; с двумя опорными частями, состоящими из двух опорных узлов арочного и вантового элементов, нижнего и верхнего поясов и опорной стойки;- the claimed invention is aimed at solving the problem - the introduction into the metal-building production of coatings for industrial buildings, structures and in bridge building of steel beam bezkrasosnyh polysystem farms, including four systems, composed of a bearing rigid broken polygonal-arc protracted cable-stayed element, or for brevity and unity of terminology " cable-stayed element ", from a bearing rigid broken polygonal-arc spacer compressed arch element, or" arched element ", and from two x bearing rigid rectilinear parallel belts of an eccentrically-compressed spacer upper belt, or "upper belt", and an eccentrically-extended protracted lower belt, or "lower belt"; with bezkrasnochny lattice from racks and / or suspensions; with two supporting parts, consisting of two supporting nodes of the arch and cable-stayed elements, the lower and upper zones and the support rack;
- техническим результатом является осуществление новых условий взаимодействия двух вантового и арочного элементов и двух верхнего и нижнего поясов, скомпонованных в четырех системах, в совокупности с безраскосной решеткой и двумя опорными частями, каждая из которых включает по опорной стойке и по два опорных узла, что позволяет повысить рациональность конструктивной схемы, технико-экономическую эффективность и конкурентную способность полисистемной фермы.- the technical result is the implementation of new conditions for the interaction of two cable-stayed and arched elements and two upper and lower zones, arranged in four systems, in conjunction with a bezel-free grille and two support parts, each of which includes a support stand and two support nodes, which allows to increase the rationality of the design scheme, technical and economic efficiency and the competitive ability of the polysystem farm.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения фермы достигается тем, что:The specified technical result in the implementation of the invention of the farm is achieved by the fact that:
- признаки известной комбинированной фермы, состоящей из конструктивной системы, скомпонованной из жесткого несущего вантового элемента, верхнего прямолинейного пояса на двух опорах и нижнего параллельного пояса, жестко соединенные между собой стойками, включены в полисистемную ферму;- the signs of the well-known combined truss, consisting of a structural system composed of a rigid load-bearing cable-stayed element, an upper rectilinear belt on two supports and a lower parallel belt, rigidly interconnected by struts, are included in the polysystem farm;
- ферма состоит из четырех систем, объединенных в единую полисистему с помощью безраскосной решетки из стоек и/или подвесок и двух опорных частей с опорной стойкой и двумя опорными узлами в каждой части;- the farm consists of four systems combined into a single polysystem with the help of a dummy-free lattice of racks and / or suspensions and two support parts with a support stand and two support nodes in each part;
- первая система включает вантовый элемент и верхний пояс, жестко соединенные в верхних опорных узлах, и составные отрезки различной длины стоек и/или подвесок, жестко связанные в узлах полигональности вантового элемента и панельных узлах верхнего пояса;- the first system includes a cable-stayed element and an upper belt rigidly connected in the upper support nodes, and composite segments of different lengths of racks and / or suspensions, rigidly connected in the polygon nodes of the cable-stayed element and panel nodes of the upper belt;
- вторая система содержит арочный элемент и нижний пояс, жестко связанные в нижних опорных узлах, и составные отрезки различной длины стоек и/или подвесок, жестко соединенные в узлах полигональности арочного элемента и панельных узлах нижнего пояса;- the second system contains an arched element and a lower belt, rigidly connected in the lower support nodes, and composite segments of different lengths of racks and / or suspensions, rigidly connected in the polygon nodes of the arched element and panel nodes of the lower belt;
- третья система включает вантовый и арочный элементы, жестко соединенные между собой в плоскости фермы в двух точках их пересечения; верхний и нижний пояса и опорные стойки, жестко объединенные в верхнем и нижнем опорных узлах с вантовым и арочным элементами; составные отрезки различной длины стоек и/или подвесок, жестко связанные в узлах полигональности с вантовым и арочным элементами;- the third system includes cable-stayed and arched elements rigidly connected to each other in the plane of the truss at two points of their intersection; upper and lower chords and support posts rigidly combined in the upper and lower support nodes with cable-stayed and arched elements; composite segments of various lengths of struts and / or suspensions rigidly connected at polygon nodes with cable-stayed and arched elements;
- четвертая система включает верхний и нижний пояса, опорные стойки, жестко соединенные в верхнем и нижнем опорных узлах, и стойки и/или подвески решетки, жестко связанные в панельных узлах верхнего и нижнего поясов;- the fourth system includes upper and lower zones, support racks rigidly connected in the upper and lower support nodes, and racks and / or suspension grids rigidly connected in the panel nodes of the upper and lower zones;
- вантовый и арочный элементы имеют равнозначные усилия; равноразмерные поперечные сечения; одинаковое по кривизне полигонально-дуговое очертание, вписанное в отрезок дуги окружности; жесткие прямолинейные отрезки, заключенные между узлами полигональности; при этом третья система сохраняет неизменной длину пролета фермы в процессе прогиба;- cable-stayed and arched elements have equal efforts; equally sized cross sections; the same curvature polygon-arc shape inscribed in a segment of an arc of a circle; rigid rectilinear segments enclosed between polygon nodes; while the third system maintains unchanged the length of the span of the farm in the process of deflection;
- верхний и нижний пояса имеют равнозначные усилия; равноразмерные поперечные сечения; взаимодействуют во всех четырех системах с опорными стойками, обеспечивая их устойчивое статическое состояние;- the upper and lower zones have equal efforts; equally sized cross sections; interact in all four systems with support racks, ensuring their stable static state;
- стойки и/или подвески безраскосной решетки состоят из трех отдельных, различной длины отрезков, соосно расположенные в плоскости фермы, жестко соединенные между собой в узлах полигональности вантового и арочного элементов, и в панельных узлах верхнего и нижнего поясов;- racks and / or pendants of a dummy-free lattice consist of three separate, different lengths of segments, aligned coaxially in the plane of the truss, rigidly interconnected at the polygon nodes of the cable-stayed and arch elements, and at the panel nodes of the upper and lower zones;
- опорные части фермы содержат по два опорных узла, жестко соединяющие в верхнем узле опорную стойку, вантовый элемент и верхний пояс и в нижнем - опорную стойку, арочный элемент и нижний пояс;- the supporting parts of the truss contain two supporting nodes, rigidly connecting the support column, cable-stayed element and the upper belt in the upper node and the support column, arched element and lower belt in the lower;
- арочный элемент с верхним поясом и вантовый элемент с нижним поясом, максимально приближенные в середине пролета, попарно расположены соответственно в верхней зоне сжатия фермы и в нижней зоне ее растяжения; при этом сжатый арочный элемент плавно и последовательно переходит в нижний опорный узел растянутой зоны фермы, растянутый вантовый элемент переходит так же, но в верхний опорный узел ее сжатой зоны;- an arched element with an upper belt and a cable-stayed element with a lower belt, as close as possible in the middle of the span, located in pairs in the upper compression zone of the truss and in the lower zone of its extension, respectively; while the compressed arch element smoothly and sequentially goes to the lower support node of the stretched zone of the farm, the stretched cable-stayed element goes the same way, but to the upper support node of its compressed zone;
- центрально-растянутый вантовый и центрально-сжатый арочный элементы, центрально-сжатые стойки и/или центрально-растянутые подвески выполнены из круглых труб, а верхний внецентренно-сжатый и нижний внецентренно-растянутый пояса и опорные стойки - из прямоугольных труб;- the centrally-stretched cable-stayed and centrally-compressed arch elements, centrally-compressed struts and / or centrally-stretched pendants are made of round pipes, and the upper eccentrically-compressed and lower eccentrically-stretched belts and support racks are made of rectangular pipes;
- узел полигональности выполнен из круглого ядра, отрезков полигональности несущих элементов и стоек и/или подвесок, жестко примыкающие фигурно обработанными торцами к наружной цилиндрической поверхности ядра по осям геометрической схемы фермы; при этом ядро выполнено из отрезка трубы длиной, несколько превышающей диаметр труб, примыкающих отрезков полигональности элементов и внутри содержит диафрагму жесткости в виде круга, ортогонально размещенную в плоскости, проходящей через середину длины отрезка ядра, и жестко соединенные по контуру с его внутренней поверхностью.- the polygonality node is made of a round core, segments of the polygonality of the supporting elements and racks and / or suspensions, rigidly adjacent to the outer cylindrical surface of the core, figuratively machined ends along the axes of the farm geometry; the core is made of a pipe segment with a length slightly exceeding the diameter of the pipes, adjacent segments of the polygonality of the elements and inside contains a stiffness diaphragm in the form of a circle orthogonally placed in a plane passing through the middle of the length of the core segment and rigidly connected along the contour with its inner surface.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков, перечисленных выше, и вышеизложенным техническим результатом заключается в следующем:A causal relationship between the set of essential features listed above and the above technical result is as follows:
- полисистемная ферма, состоящая из четырех систем, объединенных в единую систему с помощью безраскосной решетки из сжатых стоек и/или растянутых подвесок, двух опорных частей с опорной стойкой и двумя опорными узлами в каждой части, позволяет осуществить новые условия взаимодействия между вантовым и арочным элементами, верхним и нижним поясами, с повышением рациональности конструктивной схемы, технико-экономической эффективности и конкурентной способности;- a multi-system truss consisting of four systems combined into a single system using a dummy grid of compressed struts and / or stretched suspensions, two support parts with a support post and two support nodes in each part, allows for new conditions for the interaction between cable-stayed and arched elements , upper and lower belts, with an increase in the rationality of the constructive scheme, technical and economic efficiency and competitive ability;
- первая система содержит вантовой элемент и верхний пояс, жестко соединенные между собой составными отрезками стоек и/или подвесок и в верхних опорных узлах с опорными стойками; несет половинную долю всей нагрузки на ферму; геометрическая схема имеет рациональное статическое очертание, соответствующее виду эпюры пролетного изгибающего момента, и упрощенные опорные узлы; осуществление признаков первой системы позволяет уменьшить размеры поперечного сечения верхнего пояса, т.к. на него будет действовать усилие, производное от четвертой части значения всей нагрузки на ферму; облегчить конструкцию опорных узлов; применить достоверный метод расчета внецентренно-сжатого стержня, что в общем значительно уменьшит массу стали, трудозатраты и финансирование на изготовление;- the first system comprises a cable-stayed element and an upper belt rigidly interconnected by composite segments of racks and / or suspensions and in the upper support nodes with support racks; carries half of the total load on the farm; the geometric scheme has a rational static shape corresponding to the shape of the diagram of a passing bending moment, and simplified support nodes; the implementation of the features of the first system allows you to reduce the size of the cross section of the upper belt, because it will be affected by the force derived from the fourth part of the value of the entire load on the farm; facilitate the construction of support nodes; apply a reliable method for calculating an eccentrically compressed rod, which in general will significantly reduce the mass of steel, labor costs and financing for manufacturing;
- вторая система включает арочный элемент и нижний пояс, жестко соединенные между собой составными отрезками стоек и/или подвесок и в нижних опорных узлах с опорными стойками, несет половинную долю всей нагрузки на ферму; геометрическая схема имеет рациональное статическое очертание, соответствующее виду эпюры пролетного изгибающего момента, и конструктивно упрощенные опорные узлы; осуществление признаков второй системы позволяет уменьшить размеры поперечного сечения нижнего пояса, т.к. на него будет действовать усилие, производное от четвертой части величины всей нагрузки на ферму; облегчить конструкцию опорных узлов; использовать объективный метод расчета внецентренно-растянутого стержня, что также ощутимо уменьшит расход стали, трудозатраты и финансирование на изготовление;- the second system includes an arched element and a lower girdle, rigidly interconnected by composite segments of racks and / or suspensions and in the lower support nodes with support racks, carries half the total load on the farm; the geometric scheme has a rational static shape corresponding to the shape of the diagram of a passing bending moment, and structurally simplified support nodes; the implementation of the signs of the second system allows to reduce the size of the cross section of the lower zone, because it will be affected by the force derived from the fourth part of the total load on the farm; facilitate the construction of support nodes; use an objective method of calculating an eccentrically extended rod, which will also significantly reduce steel consumption, labor costs and financing for manufacturing;
- третья система включает размещенные в плоскости фермы между верхним и нижним поясами и опорными стойками, вантовый и арочный элементы, жестко связанные между собой в двух точках их пересечения, с опорными стойками и верхним и нижним поясами в опорных узлах; основная часть всей нагрузки на ферму воспринимается данной системой и распределяется пополам на вантовый и арочный элементы; элементы имеют равнозначные усилия, равноразмерные поперечные сечения, прямолинейные отрезки между узлами полигональности, одинаковую кривизну, ввиду этого длина пролета системы при прогибе остается неизменной, что упрощает конструкцию опор, существенно уменьшает деформативность, особенно при односторонней нагрузке, и значение прогиба; реализация признаков третьей системы позволяет значительно уменьшить размеры поперечных сечений несущих элементов, упростить конструкцию опорных узлов, что существенно снижает расход стали, трудозатрат и капиталовложений на изготовление, значительно повысить рациональность конструктивной схемы, жесткость системы, а следовательно, в совокупности с уменьшением расхода стали, получить возможность увеличения длины пролета и уменьшения высоты системы;- the third system includes trusses located in the plane of the truss between the upper and lower chords and support posts, cable-stayed and arched elements rigidly interconnected at two points of their intersection, with support pillars and upper and lower chords in the support nodes; the main part of the entire load on the farm is perceived by this system and distributed in half on cable-stayed and arched elements; the elements have equal efforts, equal-sized cross sections, straight-line segments between the polygonality nodes, the same curvature, because of this, the span of the system during deflection remains unchanged, which simplifies the design of the supports, significantly reduces deformability, especially with one-sided loading, and the value of deflection; the implementation of the features of the third system can significantly reduce the size of the cross-sections of the bearing elements, simplify the design of the support nodes, which significantly reduces the consumption of steel, labor and investment in manufacturing, significantly increase the rationality of the structural scheme, the rigidity of the system, and therefore, combined with a decrease in the consumption of steel, the possibility of increasing the span and reducing the height of the system;
- четвертая система включает верхний и нижний пояса, стойки и/или подвески, опорные стойки и опорные узлы, жестко связанные в плоскости фермы с вантовым и арочным элементами стойками и/или подвесками из составных отрезков и опорными стойками в верхнем и нижнем опорных узлах; некоторая часть всей нагрузки на ферму воспринимается данной системой и распределяется пополам на верхний и нижний пояса; верхний и нижний пояса имеют равнозначные усилия сжатия и растяжения и равноразмерные поперечные сечения; при этом верхний и нижний пояса работают соответственно как внецентренно-сжатый и внецентренно-растянутый стержни; способствуют уменьшению прогиба фермы за счет дополнительного растяжения сжатого верхнего пояса и растянутого нижнего; при односторонней нагрузке фермы пояса дополнительно препятствуют и исключают развитие существенных деформаций как собственных, так и вантового и арочного элементов;- the fourth system includes upper and lower belts, racks and / or pendants, support racks and support nodes rigidly connected in the plane of the truss with cable-stayed and arched elements with racks and / or suspensions from composite segments and support racks in the upper and lower support nodes; some of the total load on the farm is perceived by this system and distributed in half to the upper and lower zones; the upper and lower zones have equal compressive and tensile forces and equally sized cross sections; while the upper and lower zones work respectively as eccentrically-compressed and eccentrically-extended rods; help to reduce the deflection of the farm due to the additional stretching of the compressed upper belt and the extended lower; with one-sided load, trusses of the belt additionally hinder and exclude the development of significant deformations of both intrinsic and cable-stayed and arch elements;
- вантовый элемент с нижним поясом и арочный элемент с верхним поясом, попарно расположенные в середине пролета фермы с плавным и последовательным переходом вантового и арочного элементов соответственно в верхний опорный узел ее сжатой зоны и в нижний опорный узел ее растянутой зоны, повышают рациональность конструктивной схемы и жесткость фермы, уменьшают ее прогиб;- a cable-stayed element with a lower belt and an arch element with an upper belt, pairwise located in the middle of the span of the truss with a smooth and sequential transition of the cable-stayed and arched elements, respectively, to the upper support node of its compressed zone and the lower support node of its extended zone, increase the rationality of the design scheme and farm rigidity, reduce its deflection;
- элементы и пояса четырех систем в плоскости фермы, жестко связанные сжатыми стойками и/или растянутыми подвесками безраскосной решетки, обеспечивают надежную устойчивость из плоскости фермы вантового и арочного элементов; при этом сами стойки и/или подвески, разделенные на отдельные короткие отрезки, обладают требуемой устойчивостью в процессе сжатия, при относительно незначительном расходе стали по прочности; в стойках и поясах отсутствуют изгибающие моменты в связи с тем, что стойки в процессе прогиба фермы поворачиваются синхронно с поворотом поперечных сечений вантового и арочного элементов и поясов, что упрощает расчетную схему, экономит расход металла, снижает трудозатраты и капиталовложения на их изготовление;- the elements and belts of the four systems in the truss plane, rigidly connected by compressed struts and / or stretched suspension brackets of the grating, provide reliable stability from the truss plane of the cable-stayed and arched elements; while the racks and / or suspensions themselves, divided into separate short segments, have the required stability in the compression process, with a relatively small consumption of steel in strength; there are no bending moments in the racks and belts due to the fact that the racks during the deflection of the truss rotate synchronously with the rotation of the cross sections of the cable-stayed and arched elements and belts, which simplifies the design scheme, saves metal consumption, reduces labor costs and investment in their manufacture;
- вантовый и арочный элементы, стойки и/или подвески выполнены из круглых труб, потому что такие поперечные сечения при центральном осевом сжатии или растяжении являются самыми эффективными в работе и экономичными по расходу стали, а верхний и нижний пояса - из прямоугольных труб, потому что их поперечные сечения являются наиболее эффективными в работе и экономически целесообразными при внецентренном сжатии или внецентренном растяжении; кроме того, за счет осуществления поперечных сечений конструкций элементов, стоек и/или подвесок и поясов замкнутыми повышается их качество, долговечность и надежность, сокращаются трудовые и капитальные затраты на их текущее содержание;- cable-stayed and arched elements, racks and / or pendants are made of round pipes, because such cross sections under central axial compression or tension are the most efficient and economical in steel consumption, and the upper and lower chords are made of rectangular pipes, because their cross sections are the most effective in operation and economically feasible with eccentric compression or eccentric tension; in addition, due to the implementation of cross-sections of the structures of elements, racks and / or suspensions and belts closed, their quality, durability and reliability are increased, labor and capital costs for their current maintenance are reduced;
- круглое ядро узла полигональности, состоящее из отрезка трубы проектной длины и круглой диафрагмы жесткости, ортогонально расположенной в плоскости, проходящей через его середину, и жестко соединенные по контуру с его внутренней поверхностью, обладает универсальностью при применении в узлах полигональности с различными углами примыкания отрезков полигональности элементов, согласно их геометрической схеме, прочные, жесткие, конструктивно рациональные, легкодоступные в текущем содержании;- the round core of the polygon assembly, consisting of a pipe segment of the design length and a circular stiffness diaphragm, orthogonally located in the plane passing through its middle, and rigidly connected along the contour with its inner surface, has universality when used in polygon nodes with different adjoining angles of polygon segments the elements, according to their geometric pattern, are durable, rigid, structurally rational, easily accessible in the current content;
- опорная часть, включающая два опорных узла, жестко объединяющих вантовой и арочный элементы, пояса и опорные сжатые стойки, надежно сохраняет свое статическое состояние взаимодействием с верхним и нижним поясами, что относится к рациональности конструктивной схемы;- the support part, which includes two support nodes, rigidly combining cable-stayed and arched elements, belts and support compressed struts, reliably maintains its static state by interacting with the upper and lower belts, which refers to the rationality of the design scheme;
- опорные реакции распора вантового и арочного элементов вызывают производные горизонтальные усилия сжатия в верхнем поясе и растяжения в нижнем, а также вертикальные усилия на верхний и нижний опорные узлы только от четвертой части всей нагрузки на ферму, что является рациональной стороной конструктивной и расчетной схем и способствует наименьшему расходу стали, уменьшению трудозатрат и стоимости изготовления опорных частей фермы;- the support reactions of the expansion of the cable-stayed and arched elements cause the horizontal derivatives of compression in the upper belt and tensile forces in the lower, as well as vertical forces on the upper and lower support nodes from only a quarter of the entire load on the farm, which is the rational side of the design and design schemes and contributes to the lowest steel consumption, reduced labor costs and the cost of manufacturing the supporting parts of the farm;
- расширение области применения фермы от покрытий зданий до пролетных строений мостов, возможность увеличения длины и уменьшение высоты фермы, возможность осуществления нагрузки и движения по верху и по низу фермы, упрощение конструктивной и расчетной схемы и методики расчета существенно повышают конкурентную способность полисистемной фермы.- expanding the scope of the farm from building coatings to spans of bridges, the possibility of increasing the length and decreasing the height of the truss, the possibility of loading and moving along the top and bottom of the truss, simplifying the design and calculation scheme and calculation methods significantly increase the competitive ability of the multi-system truss.
На чертежах представлен перечень фигур: на фиг.1 - общий вид фермы; на фиг.2 разрез А-А фиг.1; на фиг.3 узел 20 фиг.1; на фиг.4 узлы 4, 17 фиг.1; на фиг.5 узлы 12, 14 фиг.1; на фиг.6 узел 15 фиг.1; на фиг.7 узел 18 фиг.1.The drawings show a list of figures: in Fig. 1 is a general view of the farm; figure 2 section aa figure 1; figure 3
Сведения, подтверждающие возможность осуществления объекта изобретения с получением вышеуказанного технического результата, характеризуются тем, что ферма включает:Information confirming the possibility of implementing the object of the invention to obtain the above technical result is characterized by the fact that the farm includes:
- первую систему 1, которая состоит из вантового элемента 2 и верхнего пояса 3, жестко соединенные в верхних опорных узлах 4; несет половину величины всей нагрузки на ферму; при этом вантовой элемент 2 входит в компоновку третьей системы 5, а верхний пояс 3 - в компоновку четвертой системы 6; имеет очертание геометрической схемы, соответствующее виду эпюры пролетного изгибающего момента и рациональную конструкцию верхних опорных узлов 4; в плоскости фермы система 1 жестко связана с остальными тремя системами 5, 6, 7 с помощью составных отрезков 8 и 9 стоек и/или подвесок 10; при этом вантовый элемент 2 выполнен жестким полигонально-дугового очертания, вписанным по проектной длине отрезка дуги окружности радиусом R; отрезки полигональности 11 - прямолинейными жесткими, по длине ограниченные узлами полигональности 12; составные отрезки различной проектной длины 8 и 9 стоек и/или подвесок 10, жестко присоединенные к вантовому элементу 2 в узлах полигональности 12, к арочному элементу 13 в узлах полигональности 14 и к поясу 3 в панельных узлах 15; верхний пояс 3 от усилия сжатия Pв, равного горизонтальной составляющей усилия распора Fв вантового элемента 2, работает как центрально-сжатый стержень, однако включение пояса 3 в совместную работу с третьей системой 5 через посредство составных отрезков 8 стоек и/или подвесок 10 обусловливает его изгиб от прогиба f системы 5; в этом случае пояс 3 работает дополнительно, как изгибаемая балка с напряжениями сжатия в верхней и растяжения в нижней зонах поперечного сечения, которые суммируются с напряжениями центрального сжатия, в результате чего получается эксцентриситет, равный значению прогиба f, а пояс 3 в этом случае работает как несущий некоторую долю нагрузки внецентренно-сжатый стержень, что уменьшает ее величину на вантовый элемент 2;- the first system 1, which consists of a cable-stayed
- вторую систему 7, которая состоит из арочного элемента 13 и нижнего пояса 16, жестко связанных в нижних опорных узлах 17; несет половину величины всей нагрузки на ферму; при этом несущий арочный элемент 13 входит в компоновку третьей системы 5, а нижний пояс 16 - в компоновку четвертой системы 6; имеет очертание геометрической схемы, соответствующее виду эпюры пролетного изгибающего момента, и рациональную конструкцию нижних опорных узлов 17; в плоскости фермы система 7 жестко связана с остальными тремя системами 1, 5, 6 с помощью составных отрезков 8 и 9 общих стоек и/или подвесок 10; при этом арочный элемент 13 выполнен жестким полигонально-дугового очертания, вписанным по проектной длине отрезка дуги окружности радиусом R; отрезки полигональности 11 - прямолинейными жесткими, по длине ограниченные узлами полигональности 14; составные отрезки различной проектной длины 8 и 9 стоек и/или подвесок 10, жестко присоединенные к арочному элементу 13 в узлах полигональности 14, к вантовому элементу 2 в узлах полигональности 12 и к поясу 16 в панельных узлах 18; нижний пояс 16 от усилия растяжения Pа, равного горизонтальной составляющей усилия распора Fa арочного элемента 13, работает как центрально-растянутый стержень, но включение пояса 16 в совместную работу с третьей системой 5 через посредство стоек и/или подвесок 8 вызывает его изгиб от прогиба f системы 5; в этом случае пояс 16 работает дополнительно как изгибаемая балка с напряжениями сжатия в верхней и растяжения в нижней зонах поперечного сечения, которые суммируются с напряжениями центрального растяжения, в результате чего усилие растяжения получает эксцентриситет, равный значению прогиба f, а пояс 16 при этом работает как несущий некоторую долю нагрузки внецентренно-растянутый стержень, что уменьшает его величину на арочный элемент 13;- the second system 7, which consists of an
- третью систему 5, которую образуют вантовой 2 и арочный 13 элементы, расположенные в плоскости фермы между параллельными поясами 3 и 16 и опорными стойками 19 соответственно снизу верхнего пояса 3 и сверху нижнего 16, жестко связанные между собой в узлах 20 их двух пересечений, с опорными стойками 19 и поясами 3 и 16 в опорных узлах - верхнем 4 и нижнем 17; система несет основную часть всей нагрузки на ферму, а каждый из элементов 2 и 13 - ее половинную долю, передаваемых на них составными отдельными отрезками 8 и 9 стоек и/или подвесок 10, жестко связанные с вантовым 2 в узлах полигональности 12 и арочным 13 в узлах полигональности 14; имеет очертание геометрической схемы, соответствующее виду эпюры опорно-пролетного изгибающего момента; элементы имеют равнозначные усилия Fв=Fa, равноразмерные поперечные сечения, одинаковую кривизну по дуге окружности радиусом R и прямолинейные отрезки 11 между узлами полигональности 12 и 14; длина пролета L системы при прогибе остается неизменной, что упрощает конструкцию опорных частей и их узлов 4 и 17; при этом прогиб системы f формируется от удлинения вантового элемента 2, жестко соединенного с арочным 13, за счет его осевой деформации растяжения и совместно от укорочения арочного элемента 13, жестко связанного с вантовым 2, за счет его осевой деформации сжатия, что значительно повышает жесткость конструкции системы 5 и относительно уменьшает значение ее прогиба f;- the
- четвертую систему 6, которую представляют верхний 3 и нижний 16 пояса, жестко объединенные с опорными стойками 19 в верхнем 4 и нижнем 17 опорных узлах; с безраскосной решеткой из стоек и/или подвесок 10, составленных отрезками 8 и 9, жестко соединенных между собой в узлах полигональности 12 вантового элемента 2 и в узлах полигональности 14 арочного элемента 13, и с верхним поясом 3 в панельных узлах 15 и с нижним поясом 16 в панельных узлах 18; при этом верхний 3 и нижний 16 пояса имеют равнозначные усилия сжатия Pв и растяжения Pа и равноразмерные поперечные сечения; верхний пояс 3 центрально сжимается механизмом распора вантового элемента 2 и одновременно изгибается и удлиняется своими узловыми нагрузками Ni на него в пределах функциональной зависимости от величины прогиба f третьей системы 5; нижний пояс 16 центрально растягивается механизмом распора арочного элемента 13 и одновременно изгибается и удлиняется своими узловыми нагрузками Ni на него в тех же пределах функциональной зависимости от значения прогиба f третьей системы 5, что и верхний пояс 3; при этом верхний 3 и нижний 16 пояса работают соответственно как внецентренно-сжатый и внецентренно-растянутый стержни; поперечные сечения укороченных составных отрезков 8 и частично 9 стоек и/или подвесок 10 рассчитываются по прочности и поэтому имеют одинаковые минимальные размеры поперечных сечений; удлиненные составные отрезки 9 рассчитываются и по устойчивости, поэтому имеют различные минимально необходимые размеры поперечных сечений; данный подход к конструктивному решению стоек и/или подвесок 10 позволяет достичь минимального расхода стали на решетку; таким образом, четвертая система 6 фермы уменьшает ее прогиб f, составные из отрезков 8 и 9 стойки и/или подвески 10 способствуют снижению расхода стали на их изготовление; исключение изгибающих моментов в стойках и/или подвесках 10 и в поясах 3 и 16, от неизгибаемых стоек и/или подвесок 10, за счет синхронной кинематики (линейных перемещений и поворотов) поперечных сечений вантового 2 и арочного 13 элементов и верхнего 3 и нижнего 16 поясов под действием их усилий сжатия Fa, Pв и растяжения Fв, Pа, способствует уменьшению поперечных размеров как стоек и/или подвесок 10, так и поясов 3 и 16, что уменьшает их металлоемкость.- the
- вантовый элемент 2 с нижним поясом 16 и арочный элемент 13 с верхним поясом 3 размещены соответственно в растянутой и сжатой зонах фермы, попарно приближены в середине пролета L фермы с помощью составного отрезка минимальной длины 8 стойки и/или подвески 10 с плавным последовательным переходом арочного элемента 13 и вантового элемента 2, соответственно, в нижний опорный узел 17 ее растянутой зоны и в верхний опорный узел 4 сжатой зоны с жестким пересечением в узлах 20, способствуют повышению жесткости конструктивной системы 5;- the cable-stayed
- вантовый элемент 2 и арочный элемент 13, стойки и/или подвески 10 выполнены из круглых труб, а верхний пояс 3, нижний пояс 16 и опорные стойки 19 - из прямоугольных замкнутых гнутосварных или коробчатых профильносварных труб; такой подбор конструктивных элементов 2, 13 и 10 в совокупности упрощает конструкцию полигональных узлов 12 и 14, панельных узлов 15 и 18 и опорных узлов 4 и 17, способствует надежности и эффективности работы полисистемной фермы;- cable-stayed
- узлы полигональности 12 и 14 включают круглое ядро 21, состоящее из отрезка трубы 22 проектной длины и круглой диафрагмы жесткости 23, расположенной внутри отрезка в плоскости, ортогонально проходящей через его середину, и жестко соединенные по контуру диафрагмы 23 с внутренней поверхностью отрезка 22; кроме того, круглое ядро 21 совокупно жестко соединено с полигональными отрезками 11 вантового 2 и арочного 13 элементов и с составными отрезками 8 и 9, стоек и/или подвесок 10. Следовательно, осуществление полисистемной фермы с получением вышеуказанного технического результата является реально возможным.-
Заявленное изобретение предназначено для применения в металлостроительстве стальных ферм покрытий промышленных и гражданских зданий, сооружений и пролетных строений в автодорожном и железнодорожном мостостроении. В настоящее время известны все средства и методы для осуществления заявленного изобретения.The claimed invention is intended for use in metal construction of steel trusses of coatings for industrial and civil buildings, structures and spans in road and railway bridge building. Currently, all means and methods for implementing the claimed invention are known.
Использование изобретения ведет к снижению материальных, трудовых и капитальных затрат на металлостроительство стальных ферм покрытий зданий и сооружений, а также пролетных строений мостов путем их изготовления из четырех взаимодействующих конструктивных систем, выполняемых из вантового и арочного элементов, верхнего и нижнего поясов, с применением опорных стоек, составных стоек и/или подвесок безраскосной решетки, двух верхнего и нижнего опорных узлов. На основании новизны технических решений изобретения стальных полисистемных ферм для металлостроительства и мостостроения осуществляются новые условия взаимодействия между их вантовым и арочным элементами и верхним и нижним поясами, повышающие рациональность конструкции, технико-экономическую эффективность и конкурентную способность стальных балочных безраскосных полисистемных ферм.The use of the invention leads to a reduction in material, labor and capital costs for the metal construction of steel trusses for coatings of buildings and structures, as well as spans of bridges by their manufacture from four interacting structural systems made of cable-stayed and arched elements, upper and lower zones, using support racks , composite racks and / or suspensions of a dummy grid, two upper and lower support nodes. Based on the novelty of the technical solutions of the invention of steel polysystem trusses for metal construction and bridge building, new conditions for the interaction between their cable-stayed and arched elements and the upper and lower belts are implemented, which increase the rationality of the design, technical and economic efficiency and the competitive ability of steel beam bezkrasny polysystem farms.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131094/03A RU2528311C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Polysystemic truss |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013131094/03A RU2528311C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Polysystemic truss |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2528311C1 true RU2528311C1 (en) | 2014-09-10 |
Family
ID=51540325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013131094/03A RU2528311C1 (en) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | Polysystemic truss |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2528311C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110016854A (en) * | 2019-03-14 | 2019-07-16 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | A kind of short tower oblique pull is put more energy into combination arch bridge construction |
| RU207530U1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-11-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный инженерно-технологический университет" | METAL FRAME OF INCREASED LIFE IN PROGRESSIVE Crash |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2288332C1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Cable-and-bar structure |
| CN201103194Y (en) * | 2007-10-23 | 2008-08-20 | 中冶京唐建设有限公司 | Girder for light steel factory building roofing underplate installation |
| CN201486038U (en) * | 2009-05-21 | 2010-05-26 | 深圳奥意建筑工程设计有限公司 | Steel roof system |
| CN101831988A (en) * | 2010-05-31 | 2010-09-15 | 白福波 | Prestressed concrete rigid frame arched girder |
| RU2414559C1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-03-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Bridge span |
-
2013
- 2013-07-05 RU RU2013131094/03A patent/RU2528311C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2288332C1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Cable-and-bar structure |
| CN201103194Y (en) * | 2007-10-23 | 2008-08-20 | 中冶京唐建设有限公司 | Girder for light steel factory building roofing underplate installation |
| CN201486038U (en) * | 2009-05-21 | 2010-05-26 | 深圳奥意建筑工程设计有限公司 | Steel roof system |
| RU2414559C1 (en) * | 2009-11-05 | 2011-03-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Bridge span |
| CN101831988A (en) * | 2010-05-31 | 2010-09-15 | 白福波 | Prestressed concrete rigid frame arched girder |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110016854A (en) * | 2019-03-14 | 2019-07-16 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | A kind of short tower oblique pull is put more energy into combination arch bridge construction |
| RU207530U1 (en) * | 2021-02-24 | 2021-11-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный инженерно-технологический университет" | METAL FRAME OF INCREASED LIFE IN PROGRESSIVE Crash |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113107131B (en) | Inner ring intersected external cantilever large-span arc-shaped variable-cross-section box type steel beam structure and forming method | |
| RU2567253C1 (en) | Arched bridge | |
| CN101581123B (en) | Steel roof system | |
| CN110670483A (en) | Steel pipe concrete combined main tower | |
| CN103114671A (en) | Chord tensioning truss structure capable of preventing collapsing caused by cable breakage | |
| RU2528311C1 (en) | Polysystemic truss | |
| CN102808373A (en) | Rapid assembly type truss string pedestrian steel bridge | |
| CN103883054A (en) | Cable-strut rib beam combined floor and construction method thereof | |
| CN109235770B (en) | Large-span special-shaped cross truss structure and mounting method thereof | |
| Gasii | Structural and design specifics of space grid systems | |
| Ghannam et al. | Effect of post tensioning on strengthening different types of steel frames | |
| CN203034345U (en) | Coal transporting trestle of integral continuous steel truss | |
| CN112609823A (en) | Steel frame structure internally filled with energy-consuming truss and installation method thereof | |
| RU181315U1 (en) | REINFORCED CONCRETE BEAM | |
| CN104594174A (en) | Concrete-filled steel tube arch bridge seismic capacity assessment method based on strength and ductility | |
| Biegus et al. | Generalized model of imperfection forces for design of transverse roof bracings and purlins | |
| Vlad et al. | A modern approach to tied-arch bridge analysis and design | |
| CN109610640B (en) | Portal rigid frame connection structure based on composite column limb | |
| RU180553U1 (en) | STEEL SLIPPING FARM | |
| CN106013868A (en) | Hyperbolic cross truss type steel structure cooling tower | |
| RU2485257C1 (en) | Spatial latticed bearing structure | |
| RU2396396C1 (en) | Combined arch cable coat | |
| CN105275113A (en) | Rhombus steel grid shear wall structure | |
| CN211172368U (en) | Assembled steel bar processing shed | |
| RU148108U1 (en) | STEEL CROSS STRUCTURE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160706 |